你能在 Java 中抛出啥？

Posted 2023-02-24

【中文标题】你能在 Java 中抛出啥？

【英文标题】：What can you throw in Java?你能在 Java 中抛出什么？

【发布时间】：2011-08-10 15:08:08

【问题描述】：

传统观点认为您只能在 Java 中抛出扩展 Throwable 的对象，但是否可以禁用字节码验证器并让 Java 编译和运行抛出任意对象甚至基元的代码？

我查看了 JVM 的 athrow，它会弹出操作数堆栈上的第一个 objref；但它会在运行时检查所述引用是否指向Throwable？

【问题讨论】：

有趣的问题 - 但你为什么希望能够抛出不可投掷的东西？ （难道只是为了开bug？）

@RonK 主要是出于好奇；我想知道为什么 Java 强迫我们抛出比它们可能更大的占用空间的对象。注意我不打算在实际代码中使用它。

@RonK：有效的用例包括设计新的 java 方言或新的 JVM 语言。

【参考方案1】：

[...] 禁用字节码验证器 [...]

字节码验证是 JVM 规范的一部分，因此如果您禁用此功能（或以其他方式篡改 JVM），您可以根据实现情况做任何我认为的事情（包括抛出原语等）。

引用自 JVM 规范：

objectref必须是引用类型并且必须引用作为 Throwable 类的实例或 Throwable 的子类的对象。

也就是说，您的问题可以解释为“如果 JVM 偏离规范，它是否可以做一些奇怪的事情，例如抛出原始对象”，答案当然是肯定的。

【参考方案2】：

这取决于您的 JVM 实现。根据 Java VM 规范，如果对象不是 Throwable，则为未定义行为。

objectref必须是引用类型，并且必须引用作为 Throwable 类或 Throwable 子类的实例的对象。

在section 6.1, "The Meaning of 'Must'":

如果在运行时不满足指令描述中的某些约束（“必须”或“不得”），则 Java 虚拟机的行为未定义。

我使用Jasmin assembler 编写了一个测试程序，它相当于throw new Object()。 Java HotSpot Server VM 抛出 VerifyError:

# cat Athrow.j 
.source Athrow.j
.class public Athrow
.super java/lang/Object

.method public <init>()V
    aload_0
    invokenonvirtual java/lang/Object/<init>()V
    return
.end method

.method public static main([Ljava/lang/String;)V
    .limit stack 2

    new java/lang/Object
    dup
    invokenonvirtual java/lang/Object/<init>()V
    athrow

    return
.end method

# java -jar jasmin.jar Athrow.j 
Generated: Athrow.class

# java Athrow
Exception in thread "main" java.lang.VerifyError: (class: Athrow, method: main signature: ([Ljava/lang/String;)V) Can only throw Throwable objects

禁用字节码验证器允许athrow 执行，当JVM 尝试打印异常的详细信息时，它似乎崩溃了。比较这两个程序，第一个抛出一个Exception，第二个是上面的测试程序，它抛出一个Object。注意它是如何在打印输出中间退出的：

# java -Xverify:none examples/Uncaught
Exception in thread "main" java.lang.Exception
        at examples.Uncaught.main(Uncaught.j)
# java -Xverify:none Athrow
Exception in thread "main" #

当然，禁用字节码验证器是危险的。编写 VM 本身以假定已执行字节码验证，因此不必对指令操作数进行类型检查。注意：绕过字节码验证时调用的未定义行为很像 C 程序中的未定义行为；任何事情都有可能发生，包括从你鼻子里飞出来的恶魔。

【参考方案3】：

正如约翰的回答中提到的，您可以禁用验证（将类放在 bootclasspath 上也应该可以），加载并执行一个类，成功抛出非Throwable 类。

令人惊讶的是，它并不一定会导致崩溃！

只要不隐式或显式调用Throwable 方法，一切都会正常工作：

.source ThrowObject.j
.class public ThrowObject
.super java/lang/Object

.method public <init>()V
    aload_0
    invokenonvirtual java/lang/Object/<init>()V
    return
.end method

.method public static main([Ljava/lang/String;)V

    new java/lang/Object
    dup
    invokenonvirtual java/lang/Object/<init>()V

  BeforeThrow:
    athrow

  AfterThrow:

    return

  CatchThrow:

    getstatic java/lang/System/out Ljava/io/PrintStream;
    ldc "Thrown and catched Object successfully!"
    invokevirtual java/io/PrintStream.println(Ljava/lang/String;)V
    return

  .catch all from BeforeThrow to AfterThrow using CatchThrow
.end method

结果：

% java -Xverify:none ThrowObject
Thrown and catched Object successfully!